基于小区内协同多点传输的异构中继网络资源分配方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于计算机网络技术领域，特别是一种基于小区内协同多点传输的异构中 继网络资源分配方法。
【背景技术】
[0002] 异构网络作为四代长期演进的关键技术之一，准许在一个网络区域内混合使用宏 基站和微基站并提供不同的接入能力和容量/覆盖需求。微基站包括微微小区基站，毫微 微蜂窝基站和中继节点。微基站既可W通过有线回程链路接入网络也可W通过无线回程链 路接入网络并使用低传输功率覆盖较小的区域。考虑到宏基站较高的传输功率，如果没有 合理的移动结合，干扰管理和无线资源管理方案，微基站由于其覆盖较小利用率将十分低 下而且和微基站相连的用户终端将受到强烈的干扰，异构网络的好处也将被破坏。更重要 的是，对异构同频带信号传输中继节点网络而言，当分配用户终端给中继节点微型小区W 及进行资源分配的时候，需要仔细考虑无线回程链路上的资源消耗。
[0003] 基于分布区扩大移动结合方案W及在宏基站与微基站之间采用完整的频分复用， 在异构中继网络中可W采用基于下行链路传输的正交频分多址无线资源管理方案。中继节 点在宏基站小区上创造更小的中继节点小区并且它们都有着完整的无线资源管理能力。用 户终端既可W和宏基站相连也可W和中继节点相连。基于分布区扩大的移动结合使得在中 继节点扩展范围中的用户终端受到来自相邻大功率基站的强干扰。鉴于此，采用小区内协 同多点传输能够改善送些用户终端的信号接收质量。在不利的情况下，基站就可W协助中 继在中介节点覆盖范围内服务用户终端。由于中继节点服务的用户终端上的数据信息对 基站和中继节点都可用，因此小区内协同多点不会产生额外的回程数据交换花费来支持合 作，并能避免中继网络中宏观层和微观层的干扰。
[0004] 专利1(基于强化学习的异构网络资源管理方法，南京邮电大学，公开号 CN102238631A，申请号CN201110236029. 6,申请日2011. 08. 17)公开了一种基于强化学习 的异构网络资源管理方法，针对异构网络的多种业务需求和多样呼叫类型，将强化学习 用于异构无线网络的资源管理中，将不同的呼叫类型区分对待，赋予不同的处理优先级， 对不同的业务类型采取不同的资源分配策略，给出了基于负载的带宽自适应均衡因子 和基于带宽的利润函数，并将二者联合作为回报函数，在尽量满足各种业务带宽需求的 情况下实现了不同网络之间的负载均衡和同一网络内的自适应带宽分配，提高了资源利 用率。专利2 (-种蜂窝系统基站辅助的异构网络资源分配方法，哈尔滨工业大学，公开号 CN102946642A，申请号CN201210505090. 0,申请日2012. 11. 30)公开了一种基站辅助的异 构网络资源分配方法。在蜂窝和自组网组成的异构网络中，基站根据资源调度表，定期广 播各扇区可用于自组网的资源。各终端用户根据可用资源优先选择通过自组网方式通信， 采用AODV协议建立多跳路由，并在路由建立完成后，参与通信的各节点分别告知基站该 链路所占用的资源。待本次通信结束后，参与通信的各节点告知基站通信已结束，释放相 应资源。但是上述两种方法均没有考虑异构中继网络总的比例公平吞吐量，送样不能保证 用户间的公平性。
【发明内容】
[0005] 为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种高效、可靠的基于小区内协同多 点传输的异构中继网络资源分配方法，W最大化异构中继网络总的比例公平吞吐量，并保 障用户终端的服务质量与公平性。
[0006] 一种基于小区内协同多点传输的异构中继网络资源分配方法，包括W下步骤：
[0007] 步骤1，异构中继网络系统收集异构中继网络系统可用的带宽资源，包括系统总带 宽为NMHz,系统总带宽中的每一个频率资源块为MkHz,其中Ne [10, 20] ,Me [180,300];
[0008] 步骤2,异构中继网络系统收集用户终端的资源使用申请，包括用户终端所需的频 率资源块数；
[0009] 步骤3,异构中继网络系统采用和声搜索算对法异构中继网络中的频率资源进行 分配：
[0010] 步骤3. 1，系统初始化和声搜索算法的参数；
[0011] 步骤3. 2,系统产生和声搜索算法的新解；
[0012] 步骤3. 3,确定新解的目标函数值，更新和声记忆库中的解向量；
[0013] 步骤3. 4,确定和声记忆库内吞吐量最大的解、W及该吞吐量最大的解相应的吞吐 量值；
[0014] 步骤3. 5,重复步骤3. 2~3. 4Ng次，输出最大和声解向量，Ng表示和声搜索算法的 最大迭代次数。
[0015] 本发明与现有技术相比，具有W下优点；（1)异构中继网络系统中基于和声搜索 算法进行频率资源分配，满足异构中继网络系统最优资源分配要求；（2)充分挖掘了异构 中继网络系统中可用的频率资源，保障了异构中继网络总的比例公平吞吐量最大化与用户 间的公平；（3)为高效利用异构中继网络中的频率资源提供技术支持。
[0016] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明基于小区内协同多点传输的异构中继网络资源分配方法的流程图；
[0018] 图2为本发明异构中继网络的频率资源分配示意图；
[0019] 图3为本发明基于和声搜索算法的资源分配方法流程图。
【具体实施方式】
[0020] 结合图1，一种基于小区内协同多点传输的异构中继网络资源分配方法，包括W下 步骤：
[0021] 步骤1，异构中继网络系统收集异构中继网络系统可用的带宽资源，包括系统总带 宽为N MHz,系统总带宽中的每一个频率资源块为M曲Z，其中Ne [10, 20]，Me [180,300]。
[0022] 步骤2,结合图2,异构中继网络系统收集用户终端的资源使用申请，资源使用申 请为用户终端所需的频率资源块数。
[0023] 步骤3,结合图3,异构中继网络系统采用和声搜索算对法异构中继网络中的频率 资源进行分配。步骤3的详细过程如下：
[0024] 步骤3. 1，系统初始化和声搜索算法的参数，参数包括：
[00巧]初始化的参数包括；乐器的个数和声记忆库可保存的和声个数Np、和声记忆 库保留概率记忆库扰动概率PpAK、和声搜索算法解的范围[rimiwllmj W及和声搜索 算法的最大迭代次数Ng,并且令迭代次数序号gen = 1 ;其中吨E巧，4]、Np E [50, 60]、 Phmcr E [0. 9, 0. 95]、Ppar E [0. 1，0. 15]和 Ng E [500, 600];
[0026] 初始化的参数还包括：滑动平均时间窗口大小T。、低功率中继节点总数Nf、表示总 小区数目的N。、用户终端总数N。、基站传输功率Pb、中继节点传输功率Pf、加性高斯白噪声方 差N。、总频率分成的资源块数F、第i个小区中第k个用户终端和基站之间关联状态XkAi, XkAi需要满足公式（1)，第i个小区中第k个用户终端和第j个中继节点之间关联状态 u需要满足公式（2)和公式（3)，时刻t第i个小区中第k个用户终端和第j个中 继节点是否使用了协同多点均芙（0,均吏.(〇需要满足公式（4)，信道在时刻t获得第m 个基站和第k个用户终端之间第f个资源块、信道在时刻t获得第i个小区第J 个中继节点和第k个用户终端之间第f个资源块信道在时刻t获得第i个小区第 j个中继节点和第k个用户终端之间第f个资源块且使用了协同多点佑;.,（/)、时刻t在第 f个资源块上第i个小区中第j个中继节点第k个用户终端数据接收速率巧,.(/)，采用公 式（5)确定时刻t在第f个资源块上第i个小区中第j个中继节点第k个用户终 端使用了协同多点的数据接收速率及[,;,(《):，采用公式（6)确定巧无（/);
[0027] 1如果第个用户终端和第/个基站相关联 ^^*'0';'-^ 其他 （口
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